FR3117387A1 - Pièce fabriquée additivement et optimisée topologiquement, notamment pour sa fabrication avec un procédé de fabrication additive. - Google Patents

Pièce fabriquée additivement et optimisée topologiquement, notamment pour sa fabrication avec un procédé de fabrication additive. Download PDF

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Abstract

L’invention concerne une pièce fabriquée additivement et optimisée topologiquement notamment pour une fabrication avec un procédé de fabrication additive, cette pièce comprenant au moins un premier point de liaison à un premier objet et au moins un deuxième point de liaison à un deuxième objet, cette pièce comprenant également une structure aérée de forme organique reliant ledit premier point de liaison audit deuxième point de liaison, la structure aérée de forme organique étant monolithique et venant de fabrication additive avec les points de liaison, la structure aérée de forme organique comprenant une pluralité de branches et au moins un évidement, et la structure aérée de forme organique ne comprenant que des changements progressifs de section des branches reliant lesdits points de liaison. Figure de l’abrégé : Figure 2

Description

Pièce fabriquée additivement et optimisée topologiquement, notamment pour sa fabrication avec un procédé de fabrication additive.
La présente invention est relative à l’optimisation topologique d’une pièce comme par exemple un raidisseur pour un plateau de fabrication additive, un tel plateau étant utilisé pour supporter une multitude de couches de poudre superposées dans lesquelles des pièces sont fabriquées par fusion sélective de chaque couche de poudre.
La fabrication additive par fusion sélective de couches de poudre génère des contraintes résiduelles dans les pièces fabriquées, et ces contraintes résiduelles sont susceptibles d’entraîner des déformations importantes du plateau de fabrication additive sur lequel sont fabriquées ces pièces. Par déformations importantes, on entend des déformations de l’ordre de quelques dixièmes de millimètres à quelques millimètres, l’amplitude des déformations variant en fonction du type de poudre et de la géométrie des pièces fabriquées.
Selon un premier inconvénient, lorsqu’un plateau de fabrication additive se déforme de manière importante pendant le processus de fabrication, les pièces supportées par ce plateau ne peuvent plus être fabriquées en respectant les tolérances dimensionnelles de fabrication.
Selon un autre inconvénient, dans le cadre d’une fabrication additive par dépôt de lit de poudre, des déformations importantes du plateau de fabrication peuvent entraîner des frottements du rouleau, ou de la raclette, utilisé pour étaler la poudre sur les pièces en cours de fabrication, et ces frottements peuvent endommager ou déformer les pièces en cours de fabrication et entraîner un arrêt prolongé de la machine de fabrication additive si le rouleau ou la raclette est endommagé(e).
La demande WO2017211566 décrit un raidisseur permettant d’augmenter la rigidité du plateau de fabrication additive, de s’opposer aux déformations trop importantes du plateau de fabrication additive pendant le processus de fabrication, de respecter les tolérances de fabrication des pièces fabriquées et d’éviter un arrêt prolongé de la machine de fabrication additive.
La présente invention vise à fournir une version améliorée du raidisseur décrit dans la demande WO2017211566 en réduisant davantage la masse du raidisseur et son inertie thermique, mais en conservant sa capacité à rigidifier un plateau de fabrication additive utilisé pour fabriquer des pièces par fusion sélective de couches de poudre.
Avantageusement, le raidisseur selon l’invention peut aussi permettre dans certains cas d’utiliser un plateau de fabrication moins épais et donc avec une plus faible inertie thermique.
Le raidisseur selon l’invention est particulièrement bien adapté pour la mise en œuvre de la fabrication additive de pièces massives et/ou de grandes tailles.
De manière plus générale, l’invention concerne l’optimisation topologique d’une pièce fabriquée additivement.
A cet effet, l’invention a pour objet une pièce fabriquée additivement et optimisée topologiquement notamment pour une fabrication avec un procédé de fabrication additive, cette pièce comprenant au moins un premier point de liaison à un premier objet et au moins un deuxième point de liaison à un deuxième objet, cette pièce comprenant également une structure aérée de forme organique reliant ledit premier point de liaison audit deuxième point de liaison, la structure aérée de forme organique étant monolithique et venant de fabrication additive avec les points de liaison, la structure aérée de forme organique comprenant une pluralité de branches et au moins un évidement, et la structure aérée de forme organique ne comprenant que des changements progressifs de section des branches reliant lesdits points de liaison.
L’invention peut aussi prévoir que :
- la surface extérieure de chaque branche de la structure aérée de forme organique présente une continuité en courbure dans la direction dans laquelle ladite branche s’étend lorsque la section de ladite branche augmente ou diminue,
- la pièce étant fabriquée additivement dans des couches de poudre superposées les unes sur les autres dans une direction verticale ascendante de fabrication, la pente suivie par la surface extérieure de chaque branche lorsque la section de cette branche augmente dans la direction verticale ascendante de fabrication est inférieure à 100%, et de préférence inférieure à 40%,
- la structure aérée de forme organique comprend une pluralité de branches et une pluralité d’évidements,
- la pièce comprend des branches s’étendant dans au moins deux différentes directions prises dans un même plan,
- la pièce comprend des branches qui s’étendent dans un même plan mais dans des directions différentes et au moins une branche qui s’étend dans une direction n’appartenant pas à ce plan,
- la pièce comprend une pluralité de branches qui s’étendent dans des directions différentes dans un même plan et une pluralité d’autres branches qui s’étendent dans des directions différentes et n’appartenant pas à ce plan.
Par exemple, la pièce est un raidisseur pour rigidifier un plateau de fabrication additive, la partie supérieure du raidisseur comprenant des points supérieurs de liaison à un plateau de fabrication additive et la partie inférieure du raidisseur comprenant des points inférieurs de liaison à un autre équipement tel un actionneur. Dans cet exemple, la structure aérée de forme organique relie les points supérieurs de liaison aux points inférieurs de liaison.
L’invention peut aussi prévoir que :
- le raidisseur comprend quatre points supérieurs de liaison à un plateau de fabrication additive dans sa partie supérieure et quatre points inférieurs de liaison à un actionneur dans sa partie inférieure,
- la structure aérée de forme organique comprend quatre branches principales formant une première croix et reliant les quatre points supérieurs de liaison aux quatre points inférieurs de liaison, chaque branche reliant un point supérieur de liaison à un point inférieur de liaison et s’étendant entre la partie supérieure et la partie inférieure du raidisseur,
- la structure aérée de forme organique comprend une couronne centrale reliant la partie supérieure à la partie inférieure du raidisseur, la première croix formée par les quatre branches principales étant reliée à cette couronne centrale,
- la couronne centrale prend aussi la forme d’une structure aérée de forme organique constituée de branches et d’évidements,
- la structure aérée de forme organique comprend quatre branches secondaires s’étendant entre la partie supérieure et la partie inférieure du raidisseur, chaque branche secondaire se situant entre deux branches principales et reliant la couronne centrale à la partie supérieure du raidisseur,
- la partie supérieure du raidisseur comprend une surface supérieure plane et ajourée.
L’invention concerne aussi une machine de fabrication additive comprenant un plateau de fabrication additive sur lequel sont fabriqués des objets de manière additive, par exemple par dépôt de lit de poudre, le plateau étant équipé d’un raidisseur fabriqué additivement et optimisé topologiquement comme le prévoit l’invention.
La structure aérée de forme organique et constituée de branches et d’évidements est un type de structure qui peut facilement être optimisée topologiquement en fonction d’un ou de plusieurs efforts mécaniques externes qui s’exerceront sur la pièce lorsqu’elle sera utilisée dans un ou dans différents scénarios de chargement. De plus, les changements progressifs de section de cette structure aérée de forme organique facilitent sa fabrication par un procédé de fabrication additif et facilitent son optimisation topologique en permettant d’éviter la création de zones de concentration de contraintes défavorables aux propriétés mécaniques de cette pièce.
Grâce à la structure aérée de forme organique, notamment permise par la fabrication du raidisseur par fabrication additive, on réduit la quantité de matière utilisée pour fabriquer le raidisseur, et donc la masse et l’inertie thermique du raidisseur. La réduction de masse permet de limiter l’impact de l’utilisation d’un raidisseur sur le dimensionnement du ou des actionneurs utilisés pour déplacer le plateau de fabrication additive équipé dudit raidisseur. Et la réduction d’inertie thermique favorise le bon déroulement d’étapes ultérieures de détensionnement des pièces fabriquées additivement par traitement thermique.
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui va suivre. Cette description, donnée à titre d’exemple et non limitative, se réfère aux dessins joints en annexe sur lesquels :
- la représente schématiquement une machine de fabrication additive par dépôt de lit de poudre dont le plateau de fabrication est équipé d’un raidisseur selon l’invention,
- la représente une vue en perspective de dessous d’un raidisseur selon l’invention,
- la représente une vue en perspective de dessus d’un raidisseur selon l’invention,
- la représente une vue en perspective d’un raidisseur selon l’invention monté sur un plateau de fabrication additive et équipé d’une jupe,
- la représente une vue de dessus d’une première variante d’une pièce fabriquée additivement et optimisée topologiquement selon l’invention,
- la représente une vue de dessus d’une seconde variante d’une pièce fabriquée additivement et optimisée topologiquement selon l’invention.
L’invention est relative à l’optimisation topologique d’une pièce fabriquée additivement, comme par exemple un raidisseur pour un plateau de fabrication additive par dépôt de lit de poudre.
La fabrication additive par dépôt de lit de poudre est un procédé de fabrication additif dans lequel une ou plusieurs pièces sont fabriquées par la fusion sélective de différentes couches de poudre de fabrication additive superposées les unes sur les autres. La première couche de poudre est déposée sur un plateau de fabrication additive, puis fusionnée sélectivement à l’aide d’une ou de plusieurs sources d’énergie ou de chaleur selon une première section horizontale de la ou des pièces à fabriquer. Puis, une deuxième couche de poudre est déposée sur la première couche de poudre qui vient d’être fusionnée, et cette deuxième couche de poudre est fusionnée sélectivement à son tour, et ainsi de suite jusqu’à la dernière couche de poudre utile à la fabrication de la dernière section horizontale de la ou des pièces à fabriquer. La fusion sélective de la poudre peut être totale ou partielle (frittage).
Comme l’illustre la et afin de permettre une fabrication additive de pièces par dépôt de lit de poudre, une machine 10 de fabrication additive par dépôt de lit de poudre comprend de préférence une enceinte de fabrication 12, et au moins une source 14 de chaleur ou d’énergie utilisée pour fusionner de manière sélective, via un ou plusieurs faisceaux 16, une couche de poudre de fabrication additive déposée à l’intérieur de l’enceinte de fabrication 12.
La ou les sources de chaleur ou d’énergie 14 peuvent prendre la forme de sources capables de produire un ou plusieurs faisceaux d’électrons et/ou un ou plusieurs faisceaux laser. Ces sources sont par exemple un ou plusieurs canons d’électrons et/ou une ou plusieurs sources laser. La ou les sources 14 sont par exemple fixes par rapport à l’enceinte de fabrication 12. Afin de permettre une fusion sélective et donc un déplacement du ou des faisceaux d’énergie ou de chaleur 16, chaque source 14 comprend des moyens de déplacement et de contrôle du ou des faisceaux 16. Alternativement ou en complément des moyens de déplacement et de contrôle, la ou les sources de chaleur ou d’énergie 14 peuvent être montées mobiles à l’intérieur de l’enceinte de fabrication 12, par exemple lorsque ces sources sont des diodes émettant un faisceau laser.
Pour des raisons de sécurité, l’enceinte de fabrication 12 est de préférence une enceinte fermée. Une paroi de cette enceinte de fabrication 12 peut comprendre une vitre permettant d’observer la fabrication en cours à l’intérieur de l’enceinte. Au moins une paroi de cette enceinte de fabrication 12 peut comprendre une ouverture donnant accès à l’intérieur de l’enceinte pour des opérations de maintenance ou de nettoyage, cette ouverture pouvant être refermée de manière étanche à l’aide d’une porte pendant un cycle de fabrication.
L’enceinte de fabrication 12 peut de préférence être fermée de manière étanche. Ainsi, pendant un cycle de fabrication additive, l’enceinte de fabrication 12 peut être remplie avec un gaz inerte tel l’azote pour éviter d’oxyder les grains d’une poudre de fabrication additive. L’enceinte de fabrication 12 peut être maintenue en légère surpression pour éviter les entrées d’oxygène, ou maintenue sous vide, par exemple lorsqu’un faisceau d’électrons est utilisé à l’intérieur de l’enceinte pour fusionner les couches de poudre sélectivement.
A l’intérieur de l’enceinte de fabrication 12, la machine 10 de fabrication additive par dépôt de lit de poudre comprend une zone de travail 20 et un dispositif de dépôt 29 d’une couche de poudre sur la zone de travail 20. La machine comprenant un plan de travail horizontal 18 avec une surface supérieure S18, la zone de travail 20 se situe par exemple dans le plan de travail 18. La zone de travail 20 est par exemple définie par une ouverture 21 prévue dans le plan de travail horizontal 18 et par une chemise de fabrication 22 et un plateau de fabrication 24. La chemise 22 s’étend verticalement sous le plan de travail 18 et elle débouche dans le plan de travail 18 par l’ouverture 21. Le plateau de fabrication 24 coulisse verticalement à l’intérieur de la chemise de fabrication 22 sous l’effet d’un actionneur 26 tel un vérin.
Afin de réaliser les différentes couches de poudre utiles à la fabrication additive de la ou des pièces P à fabriquer, le dispositif de dépôt 29 comprend par exemple un élément mobile 28 de réception de poudre se déplaçant par rapport au plan de travail et à proximité de la zone de travail 20, un dispositif de distribution 32 d’un cordon de poudre sur cet élément mobile 28, et un dispositif d’étalement 30 du cordon de poudre depuis l’élément mobile vers la zone de travail.
Un dispositif de distribution 32 d’un cordon de poudre est par exemple monté de manière fixe par rapport à l’enceinte de fabrication 12 et au plan de travail 18.
Le dispositif d’étalement 30 prend la forme d’une raclette et/ou d’un ou plusieurs rouleaux 34 montés sur un chariot 35. Ce chariot 35 est monté mobile en translation dans une direction horizontale longitudinale D35 au-dessus de la zone de travail 20. Afin d’être entraîné en translation horizontale longitudinale, le chariot 35 peut être motorisé ou mis en mouvement par un moteur (non représenté) se situant à l’extérieur de l’enceinte de fabrication 12 et relié au chariot par un système de transmission de mouvement tels des poulies et une courroie.
Dans une variante de réalisation préférée, la machine de fabrication additive peut comprendre deux éléments mobiles 28 de réception de poudre et deux dispositifs de distribution 32 d’un cordon de poudre, chaque élément mobile réceptionnant de la poudre distribuée par au moins un dispositif de distribution. Plus en détail, un élément mobile et un dispositif de distribution sont prévus de chaque côté de la zone de travail 20 dans la direction horizontale longitudinale D35 de déplacement du chariot 35 du dispositif d’étalement 30. Ainsi, le dispositif d’étalement de poudre ne fait pas de trajet inutile au-dessus de la zone de travail 20 car il peut étaler de la poudre dans les deux sens de déplacement possibles dans la direction horizontale longitudinale D35.
Un élément mobile 28 se déplace en translation à proximité de la zone de travail. A cet effet, un élément mobile 28 prend par exemple la forme d’un tiroir 36. Un tiroir 36 est monté mobile en translation dans une direction horizontale transversale perpendiculaire à la direction horizontale longitudinale D35. Un tiroir 36 se déplace entre une position rétractée dans laquelle ce tiroir se situe en dehors de la trajectoire du dispositif d’étalement de poudre 30 et une position déployée dans laquelle ce tiroir s’étend au moins en partie dans la trajectoire du dispositif d’étalement de poudre 30. Le tiroir 36 est par exemple entraîné en translation par un actionneur tel un vérin (non représenté).
Une zone de travail 20 prend par exemple une forme rectangulaire. Toutefois, une zone de travail 20 peut aussi prendre d’autres formes plus adaptées aux formes de la ou des pièces à fabriquer, comme par exemple une forme circulaire, ovale, ou annulaire.
En vue de la réalisation d’une couche de poudre sur la zone de travail 20, un dispositif de distribution 32 délivre de la poudre sous forme d’un cordon sur la surface supérieure d’un élément mobile 28, puis la raclette et/ou le ou les rouleaux du dispositif d’étalement de poudre étalent la poudre déposée sous forme de cordon sur la zone de travail 20. Pour la réalisation d’un cordon de poudre sur la surface supérieure d’un élément mobile 28, cet élément mobile 28 se déplace en translation sous un dispositif de distribution de poudre 32.
Les poudres, notamment métalliques, utilisées en fabrication additive par dépôt de lit de poudre ont une granulométrie généralement située entre 20 et 100 micromètres. Aussi, des centaines et plus généralement des milliers de couches de poudre sont superposées et fusionnées sélectivement chacune à leur tour pour achever la réalisation de la ou des pièces à fabriquer.
Si elle permet de fabriquer des pièces ayant des formes très complexes, la fabrication additive par dépôt de lit de poudre entraîne aussi l’apparition de contraintes résiduelles dans les pièces fabriquées. Et comme les pièces fabriquées sont solidaires du plateau pendant le cycle de fabrication additive, ces pièces retransmettent aussi différents efforts mécaniques au plateau pendant la fabrication. Ces différents efforts mécaniques : torsion, cisaillement, traction, compression, etc, ont tendance à augmenter pendant le cycle de fabrication et ils peuvent entraîner progressivement des déformations du plateau, de l’ordre de quelques dixièmes de millimètres à quelques millimètres, notamment au niveau des parties du plateau les plus éloignées de son centre. Ces déformations du plateau sont susceptibles de perturber la réalisation des couches de poudre et/ou de modifier les dimensions des pièces fabriquées et/ou d’entrainer des défauts dans les pièces fabriquées.
Le raidisseur selon l’invention a pour objectif de rigidifier un plateau de fabrication additive et d’éviter, ou au moins de limiter, ses déformations dues aux contraintes résiduelles présentes dans les pièces fabriquées pendant le cycle de fabrication additive.
Les contraintes résiduelles issues de la fabrication additive restant présentes dans les pièces fabriquées une fois le cycle de fabrication achevé, les pièces sont généralement soumises après leur fabrication à un procédé de détensionnement au cours duquel les pièces fabriquées ainsi que le plateau sur lequel elles ont été fabriquées subissent un ou plusieurs cycles de montée et de descente en température.
Pour la bonne mise en œuvre d’un tel procédé de détensionnement et dans le cas où le plateau est équipé d’un raidisseur, il est préférable de limiter l’inertie thermique et donc la masse du raidisseur étant donné l’inertie thermique déjà importante d’un plateau de fabrication additive. En effet, dans le cas de l’utilisation de poudres métalliques, un plateau de fabrication additive prend généralement la forme d’un bloc métallique de plusieurs centimètres d’épaisseur, ce qui lui confère une inertie thermique relativement importante.
Le raidisseur selon l’invention a pour objectif de fortement limiter le supplément d’inertie thermique conféré par un raidisseur à un plateau de fabrication additive, notamment en vue d’une meilleure mise en œuvre des procédés de détensionnement des pièces fabriquées.
Comme l’illustre la , le raidisseur 40 est prévu pour être monté sous le plateau 24 d’une machine de fabrication additive. Par exemple, le raidisseur 40 est monté entre le plateau 24 et l’actionneur 26 d’une machine de fabrication additive.
Aussi, et comme le montrent plus en détail les figures 2 et 3, la partie supérieure 42 du raidisseur comprend des points supérieurs de liaison PS1,PS2,PS3,PS4 à un plateau de fabrication additive et la partie inférieure 44 du raidisseur comprend des points inférieurs de liaison PI1,PI2,PI3,PI4 à un autre équipement tel un actionneur 26, un plateau isolant thermiquement, ou un plateau chauffant.
Dans l’exemple représenté sur les figures 2 et 3, les points supérieurs de liaison PS1,PS2,PS3,PS4 prennent la forme d’alésages prévus dans des parties cylindriques de la structure monolithique formant le raidisseur. Ces alésages permettent par exemple de recevoir des vis destinées à être vissées dans un plateau 24 à rigidifier. Les points inférieurs de liaison PI1,PI2,PI3,PI4 prennent par exemple la forme de points d’ancrage pour des tirants à tête en forme de T par exemple reliés à un actionneur 26.
Selon l’invention, une structure aérée de forme organique 46 relie les points supérieurs de liaison PS1,PS2,PS3,PS4 aux points inférieurs de liaison PI1,PI2,PI3,PI4. Cette structure aérée de forme organique est monolithique et vient de fabrication additive avec les points de liaison supérieurs et inférieurs.
D’une manière plus générale et comme illustré en , l’invention vise aussi à couvrir une pièce PA fabriquée additivement et optimisée topologiquement pour sa fabrication avec un procédé de fabrication additive, cette pièce PA comprenant au moins un premier point de liaison P1 à un premier objet et au moins un deuxième point de liaison P2 à un deuxième objet, cette pièce PA comprenant également une structure aérée de forme organique 46 reliant ledit premier point de liaison audit deuxième point de liaison.
Selon l’invention, la structure aérée de forme organique 46 comprend une pluralité de branches B et au moins un évidement E, et de préférence une pluralité de branches B et une pluralité d’évidements E. La forme des branches B est définie par le contour du ou des évidements E et, inversement, le contour du ou des évidements E est défini par la forme des branches B.
Dans le cas d’une pièce, tel un raidisseur 40, qui s’étend à la fois en longueur, en largeur et en hauteur dans les trois axes d’un repère orthogonal de l’espace, la pièce comprend des branches B qui s’étendent dans un même plan mais dans des directions différentes et au moins une branche B qui s’étend dans une direction n’appartenant pas à ce plan. De préférence, une telle pièce comprend une pluralité de branches B qui s’étendent dans des directions différentes dans un même plan et une pluralité d’autres branches B qui s’étendent dans des directions différentes et n’appartenant pas à ce plan.
Dans le cas d’une pièce PA s’étendant principalement dans un seul plan, la pièce comprend des branches B s’étendant dans au moins deux différentes directions prises dans un même plan comme l’illustre la , et de préférence dans au moins trois directions différentes prises dans un même plan comme le montre la .
Afin d’éviter les concentrations de contrainte et de faciliter la fabrication additive de la pièce par dépôt de lit de poudre, la structure aérée de forme organique 46 ne comprend que des changements progressifs de section des branches B reliant lesdits points de liaison P1,P2,PS1,PS2,PS3,PS4,PI1,PI2,PI3,PI4. Les changements de section des branches B sont progressifs dans toutes les directions dans lesquelles les branches B s’étendent entre lesdits points de liaison P1,P2,PS1,PS2,PS3,PS4,PI1,PI2,PI3,PI4.
Plus en détail, la surface extérieure de chaque branche B de la structure aérée de forme organique présente une continuité en courbure dans la direction dans laquelle ladite branche s’étend lorsque la section de ladite branche augmente ou diminue. Par continuité en courbure, il faut comprendre une évolution progressive des rayons de courbure de la surface extérieure de chaque branche B dans la direction dans laquelle ladite branche s’étend. Cette continuité en courbure est présente en tout point de la surface extérieure d’une branche B. Cette continuité en courbure se traduit par des contours fluides et une absence d’angle ou d’arête. Idéalement, et même si ce n’est pas le cas dans les exemples représentés sur les figures, cette continuité en courbure s’étend jusqu’à la jonction desdites branches avec les points de liaison.
Cette continuité en courbure des branches de la structure aérée de forme organique permet d’optimiser les transferts de chaleur et d’efforts dans la pièce fabriquée.
La pièce PA, tel le raidisseur 40, étant par exemple fabriquée additivement dans des couches de poudre superposées les unes sur les autres dans une direction verticale ascendante de fabrication DV, la pente suivie par la surface extérieure de chaque branche lorsque la section de cette branche augmente dans la direction verticale ascendante de fabrication est inférieure à 100%. Une pente de 100% correspond à une élévation de la surface extérieure d’une branche dans la direction verticale ascendante de fabrication égale au déplacement de cette même surface extérieure dans une direction latérale perpendiculaire à la direction verticale ascendante de fabrication. Par exemple, pour une élévation de 40 micromètres de cette surface extérieure dans la direction verticale ascendante de fabrication, correspondant sensiblement à l’épaisseur d’une couche poudre, cette surface extérieure doit se déplacer de moins de 40 micromètres latéralement. En respectant cette contrainte, on facilite la mise en œuvre du procédé de fabrication additif par dépôt de lit de poudre et on s’assure de la qualité de fabrication en évitant des déformations de la pièce au cours de la fabrication.
Afin d’éviter des transferts de chaleur trop importants vers les parties de la pièce déjà consolidées qui seraient susceptibles de conduire à des déformations de la pièce et/ou à l’apparition de contraintes résiduelles, la pente suivie par la surface extérieure de chaque branche lorsque la section de cette branche augmente dans la direction verticale ascendante de fabrication est inférieure à 40%.
Une branche B relie directement un point de liaison à un autre point de liaison, ou un point de liaison à une autre branche, ou au moins une autre branche à au moins une autre branche.
La structure aérée de forme organique telle qu’elle vient d’être décrite permet de réduire la masse, et donc l’inertie thermique, d’une pièce telle un raidisseur, tout en offrant des caractéristiques mécaniques élevées permettant de l’utiliser pour rigidifier une liaison entre deux autres pièces, ou une autre pièce tel un plateau de fabrication additive.
Selon l’invention, un plateau de fabrication additive étant généralement parallélépipédique, le raidisseur 40 comprend de préférence quatre points supérieurs de liaison PS1,PS2,PS3,PS4 à un plateau de fabrication additive dans sa partie supérieure 42 et quatre points inférieurs de liaison PI1,PI2,PI3,PI4 à un actionneur dans sa partie inférieure 44. Plus en détail, les quatre points supérieurs de liaison se situent aux quatre coins d’un parallélépipède se situant dans un premier plan supérieur PS, et les points inférieurs de liaison se situent aux quatre coins d’un parallélépipède se situant dans un plan inférieur PI distinct du plan supérieur mais parallèle à ce plan supérieur.
Dans le cas du raidisseur 40, la structure aérée de forme organique 46 comprend quatre branches principales B1,B2,B3,B4 formant une première croix et reliant les quatre points supérieurs de liaison aux quatre points inférieurs de liaison, chaque branche reliant un point supérieur de liaison à un point inférieur de liaison et s’étendant entre la partie supérieure et la partie inférieure du raidisseur. Chaque branche de la croix s’étend entre le plan inférieur et le plan supérieur. De plus, la structure aérée de forme organique 46 comprend une couronne centrale CC reliant la partie supérieure à la partie inférieure du raidisseur, la première croix formée par les quatre branches principales B1,B2,B3,B4 étant reliée à cette couronne centrale CC. Plus précisément, les quatre branches de la première croix s’intersectent avec la couronne centrale. Chaque point inférieur de liaison se situe sur une branche de la première croix, entre un point supérieur de liaison et la couronne centrale CC. Avantageusement, la couronne centrale CC prend aussi la forme d’une structure aérée de forme organique constituée de branches et d’évidements. Pour plus de rigidité, la structure aérée de forme organique 46 comprend quatre branches secondaires BS1,BS2,BS3,BS4 s’étendant entre la partie supérieure et la partie inférieure du raidisseur, chaque branche secondaire se situant entre deux branches principales et reliant la couronne centrale CC à la partie supérieure du raidisseur 42. En vue du montage d’un raidisseur sur un plateau de fabrication additive, la partie supérieure 42 du raidisseur comprend une surface supérieure SS plane et ajourée. Les jours présents dans la surface supérieure SS correspondent aux évidements E de la structure aérée de forme organique 46.
L’invention concerne aussi une machine de fabrication additive, notamment une machine de fabrication additive par dépôt de lit de poudre, comprenant un plateau de fabrication équipé d’un raidisseur tel qu’il vient d’être décrit.

Claims (17)

  1. Pièce fabriquée additivement et optimisée topologiquement notamment pour une fabrication avec un procédé de fabrication additive, cette pièce comprenant au moins un premier point de liaison à un premier objet et au moins un deuxième point de liaison à un deuxième objet, cette pièce comprenant également une structure aérée de forme organique (46) reliant ledit premier point de liaison audit deuxième point de liaison, la structure aérée de forme organique étant monolithique et venant de fabrication additive avec les points de liaison, la structure aérée de forme organique comprenant une pluralité de branches (B) et au moins un évidement (E), et la structure aérée de forme organique ne comprenant que des changements progressifs de section des branches (B) reliant lesdits points de liaison.
  2. Pièce selon la revendication 1, dans laquelle la surface extérieure de chaque branche (B) de la structure aérée de forme organique présente une continuité en courbure dans la direction dans laquelle ladite branche s’étend lorsque la section de ladite branche augmente ou diminue. (Cette continuité en courbure étant présente en tout point de la surface extérieure d’une branche B).
  3. Pièce selon l’une des revendications 1 ou 2, dans laquelle, la pièce étant fabriquée additivement dans des couches de poudre superposées les unes sur les autres dans une direction verticale ascendante de fabrication, la pente suivie par la surface extérieure de chaque branche lorsque la section de cette branche augmente dans la direction verticale ascendante de fabrication est inférieure à 100%.
  4. Pièce selon la revendication 3, dans laquelle la pente suivie par la surface extérieure de chaque branche lorsque la section de cette branche augmente dans la direction verticale ascendante de fabrication est inférieure à 40%.
  5. Pièce selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la structure aérée de forme organique comprend une pluralité de branches (B) et une pluralité d’évidements (E).
  6. Pièce selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle la pièce comprend des branches (B) s’étendant dans au moins deux différentes directions prises dans un même plan.
  7. Pièce selon la revendication 6, dans laquelle la pièce comprend des branches (B) qui s’étendent dans un même plan mais dans des directions différentes et au moins une branche (B) qui s’étend dans une direction n’appartenant pas à ce plan.
  8. Pièce selon la revendication 7, dans laquelle la pièce comprend une pluralité de branches (B) qui s’étendent dans des directions différentes dans un même plan et une pluralité d’autres branches (B) qui s’étendent dans des directions différentes et n’appartenant pas à ce plan.
  9. Pièce selon l’une des revendications précédentes, dans laquelle, la pièce étant un raidisseur (40) pour rigidifier un plateau de fabrication additive, la partie supérieure (42) du raidisseur comprenant des points supérieurs de liaison (PS1,PS2,PS3,PS4) à un plateau de fabrication additive et la partie inférieure (44) du raidisseur comprenant des points inférieurs de liaison (PI1,PI2,PI3,PI4) à un autre équipement tel un actionneur, la structure aérée de forme organique (46) relie les points supérieurs de liaison aux points inférieurs de liaison.
  10. Raidisseur selon la revendication 9, dans lequel le raidisseur comprend quatre points supérieurs de liaison à un plateau de fabrication additive dans sa partie supérieure et quatre points inférieurs de liaison à un actionneur dans sa partie inférieure.
  11. Raidisseur selon la revendication 10, dans lequel la structure aérée de forme organique comprend quatre branches principales formant une première croix et reliant les quatre points supérieurs de liaison aux quatre points inférieurs de liaison, chaque branche reliant un point supérieur de liaison à un point inférieur de liaison et s’étendant entre la partie supérieure et la partie inférieure du raidisseur.
  12. Raidisseur selon la revendication 11, dans lequel la structure aérée de forme organique comprend une couronne centrale reliant la partie supérieure à la partie inférieure du raidisseur, la première croix formée par les quatre branches principales étant reliée à cette couronne centrale.
  13. Raidisseur selon la revendication 12, dans lequel la couronne centrale prend aussi la forme d’une structure aérée de forme organique constituée de branches et d’évidements.
  14. Raidisseur selon la revendication 13, dans lequel la structure aérée de forme organique comprend quatre branches secondaires s’étendant entre la partie supérieure et la partie inférieure du raidisseur, chaque branche secondaire se situant entre deux branches principales et reliant la couronne centrale à la partie supérieure du raidisseur.
  15. Raidisseur selon l’une des revendications 9 à 14, dans lequel la partie supérieure du raidisseur comprend une surface supérieure plane et ajourée.
  16. Machine de fabrication additive comprenant un plateau de fabrication additive sur lequel sont fabriqués des objets de manière additive, le plateau étant équipé d’un raidisseur selon l’une des revendications 9 à 15.
  17. Machine de fabrication additive selon la revendication 16, la machine étant une machine de fabrication additive par dépôt de lit de poudre.
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